[发明专利]堆叠式双芯片封装结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种功率半导体器件及制备方法，更确切的说，本发明涉及一种利用倒装芯片的方式和应用额外的两个互联板来制备包含双MOSFET的堆叠式封装结构。

背景技术

随着芯片尺寸缩小的趋势，器件热传导工程在半导体工艺和器件性能改善方面所起的作用越来越明显，如何使最终所获得的封装体具有最小尺寸，或者说使内部封装的晶片尺寸最大，这是对半导体行业的一个挑战。尤其是在一些功耗大的芯片类型上，如一些DC-DC器件，通常将N型的高端和低端晶体管封装在同一封装体内。

例如图1及图2A-2E是在当前技术中一种将两个芯片封装在一个堆叠式半导体器件内的透视结构示意图，图2A是图1中封装体10沿A-A线的横截面结构示意图，图2B是图1中封装体10沿B-B线的横截面结构示意图，图2C是图1中封装体10沿C-C线的横截面结构示意图。图1是封装体10的俯视透视示意图，顶层金属片11a、11b与图2A-2B中的第一芯片15正面的电极电性连接，该金属片11a、11b作为电极导出端子的同时还用于散热。图2B-2C中金属片12a、12b位于第一芯片15之下并与第一芯片16背面的部分电极电性连接，同时金属片12a、12b还与第二芯片16正面的电极电性连接，而第二芯片16背面的电极则与底层金属片13焊接，金属片13不仅是连接芯片16的电极至外界的信号端子，还作为散热片。图2E是封装体10的仰视结构示意图，引脚13a、13b、13c、13d分布在金属片13的四周，并且引脚13a连接在金属片13上。参见图2C，其中引脚13b、13d分别通过具有向上延伸并大概靠近金属片12a所在平面的延伸部分13e 、13f而与金属片11a、11b焊接。为了便于解释和简洁的进行示意，将第一芯片15的电极与金属片11a、11b、12a焊接的焊接材料在图2A-2C中并未进行图示，同样将第二芯片16的电极与金属片12a、12b、13a焊接的焊接材料在图2A-2C中并未进行图示。

另外，金属片11a与金属片11b具有垂直方向上的高度差，金属片11a与金属片11b并不处于同一平面。因此，图2D所示的封装体10的俯视结构中，金属片11b所在的位置低于金属片11a所在位置，所以金属片11b被塑封在封装体10内，而金属片11a的顶面则外露于封装体10的塑封料之外。在图2B中，为了避免金属片12b触及到第一芯片15的背面，还设置了与金属片10b在垂直方向上的位置比金属片12a的位置低。 实际上，在该方案中将两个芯片进行堆叠封装所采用的引线框的结构较为复杂，大量使用了金属片，致使其制备工艺难以实现而且可靠性极低，封装体的最终体积也很大。基于该等问题，提出了本发明后续所提供的各种实施例。

发明内容

本发明提供一种堆叠式双芯片封装，包括：

一引线框，至少包括一基座及分别设置在基座左侧的第一引脚和右侧的第二引脚，以及包括第三、第四引脚，其中，第三、第四引脚两者同时设于基座的后侧或前侧，或一者设于基座后侧而另一者设于基座前侧；

一个以向第三引脚的方向偏移并倒装安装在基座上的第一芯片，其偏移至具有与第三引脚形成交叠的交叠区，其中，设置于第一芯片正面的第一电极上的多个互连结构连接至基座的正面；

一第一互联板，用于连接第一芯片的背部金属层和第一引脚的沿着与基座左侧边缘长度方向相平行的方向延伸的键合区，其包括位于第一芯片之上的一个主平板部分；

一个以向第四引脚的方向偏移并倒装安装在第一互联板的主平板部分上的第二芯片，其偏移至具有与第四引脚形成交叠的交叠区，其中，设置于第二芯片正面的第三电极上的多个互连结构连接至第一互联板的主平板部分的上表面；

一第二互联板，用于连接第二芯片的背部金属层和第二引脚的沿着与基座右侧边缘长度方向相平行的方向延伸的键合区，其包括位于第二芯片之上的一个主平板部分；

其中，第一芯片的交叠区的正面设置有通过互连结构连接到第三引脚上的一个第二电极，及第二芯片的交叠区的正面设置有通过互连结构连接到第四引脚上的一个第四电极。

上述的堆叠式双芯片封装，第三、第四引脚各包括一个外引脚和一个从各自的外引脚的顶部沿与基座后侧或前侧边缘长度方向相平行并朝基座左侧和右侧之间的中心线的方向延伸的内引脚，且第三、第四引脚各自的内引脚分别与第一、第二芯片各自的交叠区形成交叠；

其中，第三、第四引脚各自的内引脚的上表面均和基座的正面共面，第一芯片的所述第二电极通过互连结构连接到所述第三引脚的内引脚上，第二芯片的所述第四电极通过一个互连结构连接到所述第四引脚的内引脚上；